В настоящее время технологический прогресс достиг рубежа, когда устанавливаемые на транспортные средства лазерные системы вооружения стали реальностью. Посмотрим на то, как развиваются эти системы повышения боевых возможностей.
Устанавливаемое на транспортные средства вооружение является недорогим инструментом повышения боевых возможностей, используемым как регулярными армиями, так и нерегулярными «асимметричными» формированиями, участвующими почти в каждом конфликте в мире.
До недавнего времени варианты установки вооружения на боевые машины ограничивались пулеметами и артиллерийскими системами различных форм. Впрочем, ситуация здесь стала меняться с появлением лазерных систем или систем направленной энергии, имеющих достаточную мощность, чтобы выжечь небольшие летательные аппараты и боеприпасы в воздухе.
Размещение громоздких блоков накопителей энергии для подобных систем всегда являлось серьезной проблемой, но последние разработки способствовали уменьшению лазеров до размеров, позволяющих устанавливать их даже на большой джип.
Технологическая революция
В 90-х годах произошла технологическая революция в волоконно-оптических средствах связи, что ускорило развитие твердотельных лазеров высокой мощности, которые десятилетие спустя нашли применение в промышленной обработке – клеймении, резке, сварке и плавлении.
Эти лазеры были чрезвычайно эффективны на небольшой дистанции, но для промышленности было делом времени найти способ масштабирования этой технологии и создать футуристическое оружие, которые могло бы резать и плавить цели на расстоянии нескольких сотен или даже тысяч метров.
Лазер мощностью 20 кВт от компании Rheinmetall, установленный на машину Boxer 8×8, был представлен на выставке DSEI 2015
Американский оборонный гигант Lockheed Martin так и сделал. Взяв за основу новую технологию производства полупроводников, солнечных батарей и автомобильной сварки, компания разработала лазерную установку, предназначенную для военных целей, которая в сотни раз мощнее своих коммерческих предшественников.
Старший научный сотрудник этой компании Роберт Афзал рассказывает: «В этой сфере сегодня происходит реальная революция, подготовленная многолетней гигантской работой исследователей. И мы считаем, что технология лазеров, наконец, готова в том смысле, что теперь мы способны создать лазер достаточно мощный и достаточно небольшой, чтобы его можно было устанавливать на тактических машинах».
«Предыдущие лазеры были просто слишком большими – это были целые станции. Но с появлением технологии высокоэффективного волоконного лазера с лучом высокого качества мы наконец-то получили последний кусочек пазла для того, чтобы устанавливать его на подобные машины».
Гражданская промышленность использовала лазеры порядка нескольких киловатт, но Афзал заметил, что в военные лазеры должны быть мощностью 10-100 кВт.
«Мы разработали технологию, которая позволяет нам масштабировать мощность волоконные лазеры, не просто строя больший волоконный лазер, а комбинируя несколько модулей киловаттного класса для достижения необходимой военным мощности».
Он сказал, что лазер базируется на сложении лучей – процесс, который объединяет несколько лазерных модулей и позволяет сформировать один высокомощный и высококачественный луч, который обеспечивает эффективность и летальность большие, чем несколько отдельных лазеров мощностью 10 кВт.
Белый коллимированный луч
Описывая процесс прохождения луча света через призму, преломляющегося на множество цветных потоков, он пояснил: «Если у вас есть несколько лазерных лучей, каждый со слегка другим цветом, входящих в эту призму точно под необходимым углом, они все выйдут из этой призмы с наложением и сформируют так называемый белый коллимированный луч».
«По существу это мы и делаем, но вместо призмы мы используем другой оптический элемент, называемый дифракционная решетка, которая выполняет те же функции. То есть мы строим модули высокомощных лазеров, каждый на чуть другой длине волны, затем совмещаем их, отражая от дифракционной решетки, и на выходе получаем один лазерный луч высокой мощности».
Афзал сказал, что фактически подобное решение представляет собой технологию спектрального уплотнения из телекоммуникационной сферы, совмещенную с мощными оптоволоконными лазерами из промышленного производства.
«Волоконный лазер – это самый эффективный и мощный лазер, который когда-либо был разработан, – заявил он. – То есть мы говорим о полном электрическом КПД, превышающем 30%, о чем и не мечтали 10-15 лет назад, когда мы имели КПД15-18%. Это во многом повлияло на мощность и охлаждение, поэтому эти системы могут теперь стать меньше. Лазер теперь масштабируется не за счет постройки лазера больших размеров, а за счет добавления новых модулей».
Американская армия недавно «завербовала» компанию Lockheed Martin для создания системы высокомощного лазерного оружия на базе ее установки ATHENA (Advanced Test High Energy Asset – опытная система продвинутого лазера), которая может устанавливаться на одну из легких тактических машин этой компании.
Во время прошлогодних испытаний прототип волоконного лазера мощностью 30 кВт успешно вывел из строя двигатель небольшого пикапа – с расстояния мили за несколько секунд прожег радиаторную решетку. С целью моделирования реальных условий эксплуатации во время теста пикап был установлен на платформу с заведенным двигателем и включенной передачей.
Новое поколение
В октябре 2015 года компания Lockheed объявила о том, что она начала производства высокомощных модульных лазеров нового поколения, первый из которых мощностью 60 кВт будет установлен на тактическую машину американской армии.
Афзал сказал, что армия хочет развернуть лазер, устанавливаемый на транспортное средство, для противовоздушных задач, борьбы с ракетами, артиллерийскими снарядами и миномётными боеприпасами, а также БЛА. «Мы смотрим скорее на тактический уровень обороны, чем на противоракетную оборону в стратегическом смысле».
По данным компании Lockheed, модульное решение позволяет изменять мощность в соответствии с потребностями специфической задачи и угрозой. Армия имеет возможность добавить больше модулей и повысить мощность с 60 кВт до 120 кВт.
Афзал продолжил: «Архитектура масштабируется в соответствии с ваши требованиями: хотите 30 кВт, 50 кВт или 100 кВт? Это как серверные модули в серверной стойке. Мы считаем, что это гибкая архитектура – она лучше подходит для полномасштабного производства. Она позволяет вам получить модуль, который вы можете повторно создавать снова и снова, это позволяет вам подгонять систему под себя».
«Система адаптируется под любое транспортное средство, которое хотите использовать в настоящее время и вот почему эта технология так впечатляет, поскольку она позволит гибкость архитектуры подгонять под различные машины без больших доработок того, что вы решили иметь. Это позволяет получить систему для обеспечения поддержки как боевой бригады, так и передовой оперативной базы, например».
В системе используются коммерческие волоконные лазеры, собранные в легко репродуцирующиеся модули, что делает ее весьма доступной по средствам. Использование нескольких модулей волоконных лазеров также снижает вероятность появления незначительных неисправностей, а также стоимость и объемы обслуживания и ремонта.
На вопрос, когда на поле боя может появиться установленный на тактическую машину боевой лазер, Афзал предложил ориентировочные временные рамки: «Мы планируем поставить наш лазер в конце 2016 года. После чего армия будет выполнять свою работу в течение какого-то времени, а затем мы посмотрим».
Привлекательность лазера
Имеется несколько характеристик тактического оружия направленной энергии, которые делают его очень привлекательным для современных вооруженных сил, включая низкую стоимость «боеприпасов» и их скорость, точность и удобство использования.
«Прежде всего, это очень точное оружие с потенциально очень низким косвенным ущербом, что немаловажно, – добавил Афзал. – Скорость света позволяет мгновенно облучить цель, и, следовательно, можно поражать высокоманевренные цели, то есть вы можете держать луч на цели, с которой порой не могут справиться боеприпасы кинетического действия».
Пожалуй, самым важным преимуществом является низкая стоимость одного результативного «выстрела».
«На данный момент вы не хотите расходовать дорогое и мощное оборонительное кинетическое вооружение на дешевые множественные угрозы, – продолжил Афзал. – Мы рассматриваем лазерное вооружение как дополнение к кинетическим системам. Мы предполагаем, что вы будете использовать лазерную систему против большого количества дешевых угроз небольшой интенсивности, оставляя свой кинетический магазин для атакующих вас сложных, бронированных, с большим радиусом действия угроз».
Афзал предполагает, что лазерное оружие может быть развернуто в боевом пространстве в сенсорной сети оперативного управления, которая обеспечит для него начальное целеуказание.
«Прежде всего, некая система должна сообщить о появлении угрозы, а затем оператор боевого управления решает, какое средство противодействия использовать, определяет цель, перебрасывает на нее лазер и захватывает цель по данным РЛС, после чего оператор, видя цель на мониторе, решает, приводить ли лазер в действие».
«Накопилось множество проблем в этой сфере, поскольку военные во всем мире уже нафантазировали себе лазерное оружие десятилетия назад и вопрос в том, почему у нас его сегодня нет. Я думаю, что основная причина заключается в том, что у нас не было технологии для создания лазерного компонента вооружения, который был бы достаточно небольшим и достаточно мощным для размещения на тактических машинах».
Финальные этапы
Между тем, компания Boeing также потратила несколько лет, работая над мобильной демонстрационной установкой высокомощного лазера High Energy Laser Mobile Demonstrator (HEL MD) для американской армии, которая в настоящее время находится на финальных стадиях разработки. Устанавливаемый на шасси грузового автомобиля лазер направляет луч высокой мощности на угрозы, с которыми, по всей видимости, армия будет иметь дело, исполняя роль системы перехвата неуправляемых ракет, артиллерийских снарядов, мин и БЛА.
Эта система достигла на данный момент такой точности, что может уничтожить сенсоры на беспилотниках, что и было показано во время демонстрации лазера мощностью 10 кВт на полигоне Уайт-Сэндс в 2013 году и еще раз на авиабазе Эглин в 2014 году.
Согласно армейским техническим требованиям, законченная система HEL MD будет состоять из высокомощного эффективного лазера и подсистем, приспособленных к эксплуатации в неблагоприятных условиях, которые будут установлены на войсковое транспортное средство. Система будет способна осуществлять совместно с другими средствами поражения защиту определенных зон, будь то передовые базы, военно-морские объекты, авиабазы и другие сооружения.
Компания Boeing разрабатывает несколько систем для интеграции в финальный прототип, который будет установлен на доработанный тяжелый грузовой автомобиль повышенной проходимости Heavy Expanded Mobility Tactical Truck (HEMTT).
Эти подсистемы включают лазер; управление лучом; источник питания; систему регулирования теплообмена и систему управления боем.
Командование ракетно-космической обороны американской армии разрабатывает HEL MD поэтапно. Лазер, система энергопитания и система теплообмена будут совершенствоваться в следующие несколько лет с целью повышения мощности и технологической развитости подсистем.
По мере совершенствования технологий модульная природа компонентов позволит внедрять более мощные лазеры, интегрированные с улучшенными возможностями целеуказания и сопровождения.
Полный цикл
По данным компании Boeing, направляющее устройство луча системы HEL MD обеспечивает покрытие «всего неба», поскольку вращается на все 360°, а для захвата загоризонтных целей оно поднято над крышей машины. Непрерывное поражение целей упрощается за счет систем теплового обмена и энергоснабжения.
Вся система работает на дизельном топливе; то есть, всё, что необходимо для пополнения «боекомплекта» оружия – это быстрая дозаправка. Литий-ионные аккумуляторы системы HEL MD подзаряжаются дизельным генератором на 60 кВт, следовательно, пока в армии есть топливо, она может функционировать бесконечно.
Система управляется водителем машины и оператором установки с помощью переносного компьютера и приставки типа Xbox. В нынешней демонстрационной модели используется лазер 10-кВт класса. Впрочем, в ближайшем будущем лазер будет установлен класса 50 кВт, а еще через два года мощность его увеличится до 100 кВт.
Лазерная установка Boeing Laser Avenger
Компания Boeing ранее разработала для американской армии меньшую лазерную установку и установила ее на бронеавтомобиль AN/TWQ-1 Avenger, получивший название Boeing Laser Avenger. Твердотельный лазер мощностью 1 кВт используется для борьбы с БЛА и нейтрализации самодельных взрывных устройств (СВУ). Система работает так: наводится на СВУ или неразорвавшийся боеприпас на обочине с постепенным повышением мощности лазерного луча до тех пор, пока взрывчатое вещество не выгорит в процессе маломощной детонации.
Во время испытаний в 2009 году система Laser Avenger успешно уничтожила 50 таких устройств, аналогичных тем, что встречались в Ираке и Афганистане. Кроме того, была проведена еще одна демонстрация работы этой системы, во время которой она уничтожила несколько малоразмерных беспилотников.
Трёхлетний план
По данным немецкой оборонной компании Rheinmetall, через три года она предложит на рынке собственный высокомощный лазер High Energy Laser (HEL), установленный на транспортном средстве.
После серии тестов, проведенных в Швейцарии в 2013 году, компания работала над расширением возможностей программного обеспечения модулей формирования луча и технологией самого лазера, после чего сделала прогноз, что ее лазерная система для борьбы с наземными целями, а также для наземной ПВО может быть готова уже в 2018 году.
Для работы в качестве мобильных платформ HEL были отобраны три машины. Наряду с бронемашиной Boxer свои характеристики продемонстрировали доработанный БТР M113 с 1-кВт лазером (Mobile HEL Effector Track V) и грузовой автомобиль Tatra 8×8 с двумя 10-кВт лазерами (Mobile HEL Effector Wheel XX).
Все три платформы с лазерными установками
Лазер мощностью 20 кВт, установленный на бронемашину GTK Boxer, отличается исполнительным модулем HEL, преимущество которого заключается в модульном принципе построения. В компании Rheinmetall говорят, что на Boxer еще не устанавливали лазер мощностью более 20 кВт, хотя комбинация нескольких лазеров за счет применения технологии совмещения лучей могло бы повысить его совокупную мощность. Кроме того, возможно объединение нескольких установок Boxer HEL, что позволит создать систему с эффективной мощностью свыше 100 кВт.
Во время демонстрационных тестов, проведенных в 2013 году, экипаж машины Boxer подтвердил возможности лазерной установки HEL, выведя из строя установленный на пикап крупнокалиберный пулемет без риска для самого пулеметчика (фото ниже). Кроме того, работая в тандеме с радиолокационной станцией Skyguard, установка на грузовом автомобиле Tatra Mobile Effector Wheel XX продемонстрировала все стадии нейтрализации БЛА вертолетного типа.
Нейтрализация вертодронов выполнялась при помощи радара SkyGuard, который обнаруживал и идентифицировал цель. Далее установка HEL Boxer получала от него данные, выполняла грубое и точное сопровождение, после чего захватывала цель на уничтожение.
Лазерная система HEL MD компании Boeing разрабатывается по контракту с Командованием ракетно-космической обороны США
Морские исследования
Научно-исследовательское управление ВМС США (ONR) испытывает собственный устанавливаемый на транспортное средство твердотельный боевой лазер, получивший обозначение Ground-Based Air Defense Directed Energy On-the-Move (GBAD OTM). По сути, система представляет собой высокомощный лазер, установленный на тактическую машину, и предназначенный для защиты экспедиционных сил от БЛА противника.
Учитывая всё более широкое распространение беспилотных авиационных систем, в командовании корпуса морской пехоты США предполагают, что боевые подразделения всё в большой степени будут вынуждены защищаться от оппонентов, осуществляющих наблюдение и разведку с воздуха.
Система GBAD OTM предназначена для установки на легкие тактические автомобили, например HMMWV и JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). По данным Управления ONR, программа GBAD OTM нацелена на создание альтернативы традиционным системам, которая сможет уберечь пехотинцев от вражеских разведывательных и ударных беспилотников. Компоненты системы GBAD OTM, включая лазер, направляющее устройство луча, аккумуляторы, радар, систему охлаждения и управления, разрабатываются совместно ONR, дальгреновским Центром разработки надводного вооружения ВМС и несколькими промышленными предприятиями.
Целью программы является объединение всех этих компонентов в единый комплекс, который будет достаточно небольшим, чтобы его можно устанавливать на легкие тактические бронеавтомобили, но достаточно мощным для борьбы с намеченными угрозами.
Широкое применение
В рамках конференции Sea-Air-Space 2015 в Вашингтоне руководитель программ по защите войск в Управлении ONR Ли Мастрояни в разговоре с журналистами пояснил, что лазеры могут эффективно уничтожать угрозы во всем спектре ПВО, включая ракеты, артиллерийские снаряды, минометные боеприпасы, БЛА, транспортные средства и СВУ: — «Впрочем, в первую очередь система GBAD предназначена для борьбы с малоразмерными БЛА, которые представляют угрозу нашим боевым подразделениям».
«Система GBAD OTM состоит из трех основных компонентов: трехкоординатной радиолокационной станции слежения, которая определяет угрозу; блока командования и управления, который идентифицирует и решает, как нейтрализовать угрозу в случае задействования ракет или артиллерийского вооружения; и собственно платформы с лазером».
Мастрояни заметил, что в случае с программой GBAD акцент делается на разработке высокомощного лазера для уничтожения БЛА, устанавливаемого на легкую боевую машину.
«В пользу такого решения имеется существенный довод, который состоит в том, что подобные угрозы имеют небольшую стоимость, то есть использование дорогостоящих ракет в этом случае не вписывается в наше видение проблемы. Поэтому, применяя лазер, который стоит копейки за один импульс, вы спокойно можете бороться с дешевыми угрозами при помощи дешевой системы вооружения. В общем, суть программы – с целью поддержки боевых операций морской пехоты бороться с подобными целями даже в движении».
По словам Мастрояни, ONR использовало несколько компонентов от демонстрационной установки LaWS (Laser Weapon System), которую американский флот установил на борт корабля Ponce в Персидском заливе.
«Мы используем принцип прогнозируемого избежания, некоторые из ключевых технологий и программное обеспечение, но существует также много других проблем», – добавил Мастрояни. – Что касается корабля USS Ponce, то там места и всего остального предостаточно, тогда как у меня возникает множество проблем касательно массогабаритных и энергопотребительских характеристик, когда систему необходимо поставить на легкий тактический автомобиль. У меня направляющее устройство луча, энергоснабжение, системы охлаждения, наведения и целеуказания, и все это должно работать согласованно и без «затыков», поэтому море различных проблем необходимо решить в этом отдельно взятом проекте».
По данным Управления ONR, некоторые из компонентов системы использовались в испытаниях по обнаружению и сопровождению беспилотников различных размеров, а вся система в целом тестировалась с лазером мощностью 10 кВт, который представляет собой промежуточное решение при переходе к лазеру мощностью 30 кВт. Планируется, что полевые испытания системы мощностью 30 кВт пройдут в 2016 году, когда по программе начнутся комплексные тесты с целью перехода от простого обнаружения и сопровождения к ведению огня с легких войсковых транспортных средств.
/Alex Alexeev, topwar.ru/
